同核多軌元素

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同核多軌元素,是指原子核電荷數相同,而核外有多種輕子分布,且其排布不同的元素。例如,一個帶+6e個正電荷的原子核,和4個電子(e)、2個繆子(μ子)結合形成一個原子,這種原子形成的元素就是碳的同核多軌元素。

注意,此處的「多軌」指的是原子有多套spdf軌道,而不是有多個軌道。

三種核外輕子 編輯

在碲球現階段所達到的文明體系下,碲球人類粒子物理學的標準模型中,一共有三代輕子,即電子(e)、繆子(μ)、陶子(τ)及其各自對應的中微子(νe、νμ、ντ),電子、繆子、陶子各帶一個單位的負電荷,而中微子不帶電。而繆子(μ子)和陶子(τ子)這兩種輕子半衰期都很短,幾微秒不到就會衰變成電子。

眾所周知,在銻星上,銻場可以大幅延長物質的半衰期,因此在銻星上,繆子和陶子更為穩定。碲球上的原子由原子核和核外電子組成,而在銻星上,繆子和陶子也有機會參與形成原子。因此在銻星上,「核外電子」的概念被拓展為「核外費米子」。

實際上,碲球科學家已經可以製造出由一個質子和一個繆子組成的μ子原子,並對其有很多的研究。

原子組合的多樣性 編輯

由於電子、繆子、陶子不是全同粒子,不遵守一套泡利不相容原理,而是各自的三套。因此,當繆子和陶子參與形成原子時,也有與電子類似的spdf等軌道,原子的組合形式會具有多樣性。同核多軌元素也因此得名。

以氦核為例,核電荷數為+2,這樣核外可以有2個電子、2個繆子、2個陶子、1個電子+繆子、1個電子+陶子、1個繆子+陶子,一共6種組合,這樣就有六種不同的原子。而如果是鋰核的話,則對應10種原子。

不難算出,對於核電荷數為n的原子核,一共可以形成<math>{ (n+1)(n+2)\over 2}</math>種不同的原子,且由於核外電子、核外繆子、核外陶子排布不同,具有不同的化學性質。比如一個碳核,和2個核外電子、2個核外繆子、2個核外陶子組合,三種費米子都處於各自的1s軌道上,這種「碳」原子的化學性質會接近於氦。

使用數列求和公式可以計算,對於碲球已經發現的118種元素的,若三種輕子都可以參與形成原子,一共會有228249種原子。在銻星,一般的研究最前沿是原子序數為250的鉲元素,那麼這250種原子核一共會產生2667125種原子,這是一個驚人的數字!如果再疊加每種元素的同位素的話,則有更多種可能。以氫為例,除了有氕氘氚三種同位素外,還有電子氫、繆子氫、陶子氫三種同核多軌元素,一共9種原子。

行星模型下同核多軌原子的運動問題 編輯

電子的靜質量為9.10956×10-31kg,約為質子質量的千分之一,因此在碲球原子的盧瑟福行星模型中,電子圍繞原子核旋轉;繆子的靜質量為電子的207倍,因此在繆子和質量較小的原子核形成的原子中,繆子和原子核圍繞其質心旋轉。而對於陶子,其質量約為質子的二倍,因此在陶子氫原子中,更像是質子圍繞陶子旋轉。而由原子核、電子、繆子、陶子組成的原子中,原子核、繆子、陶子幾個粒子質量接近,其運動問題就像是在天體力學中的多體問題,電子仿佛就像是三體中的行星一般。

參見 編輯

奇異元素